[發明專利]基于磁珠濃度和模擬病變體形狀的巨磁阻抗效應生物磁測裝置

有效

• 申請號: 201911291834.1
• 申請日: 2019-12-16
• 公開（公告）號: CN110967396B
• 公開（公告）日: 2023-01-06
• 發明（設計）人: 劉景順;劉瑞;曹貫宇;李澤;王旭峰
• 申請（專利權）人: 內蒙古工業大學
• 主分類號: G01N27/72
• 分類號: G01N27/72;G01N27/74;G01R33/09;G01R33/12
• 代理公司: 北京高沃律師事務所 11569
• 代理人: 王立普

1.基于磁珠濃度和模擬病變體形狀的巨磁阻抗效應生物磁測裝置，其特征在于：包括阻抗分析儀、亥姆霍茲線圈、金屬纖維、磁通門單軸磁力計、直流電源、電流換向器、數據采集卡、計算機、磁珠濃度可調平臺和具有若干種曲率半徑的模擬病變體形狀平臺，所述磁珠濃度可調平臺或所述模擬病變體形狀平臺用于盛放磁珠模擬生物液，所述金屬纖維固定放置于所述磁珠濃度可調平臺或所述模擬病變體形狀平臺上，所述金屬纖維的兩端與所述磁珠濃度可調平臺或所述模擬病變體形狀平臺的接線端子電連接再與所述阻抗分析儀的輸入端電連接，所述阻抗分析儀的輸出端與所述計算機電連接，所述磁珠濃度可調平臺或所述模擬病變體形狀平臺放置于所述亥姆霍茲線圈的內部均勻磁場區，所述磁通門單軸磁力計的探頭設置在所述亥姆霍茲線圈的內部，所述探頭、所述金屬纖維和所述亥姆霍茲線圈共軸線，所述磁通門單軸磁力計與所述計算機電連接，所述亥姆霍茲線圈、所述直流電源、所述電流換向器、所述數據采集卡和所述計算機依次電連接；所述磁珠濃度可調平臺和所述模擬病變體形狀平臺均包括滑臺和導管，所述滑臺上開設有凹槽，所述金屬纖維固定在所述凹槽中，所述接線端子均設置在所述滑臺上，所述導管的出口正對所述凹槽，所述磁珠模擬生物液通入所述導管中，所述磁珠濃度可調平臺的所述凹槽中用于注入所述磁珠模擬生物液，所述模擬病變體形狀平臺的所述導管拆卸連接有可調控磁珠箱體，所述可調控磁珠箱體中用于盛放所述磁珠模擬生物液，所述可調控磁珠箱體為U型管結構，若干個所述可調控磁珠箱體的曲率半徑均不相同。

2.根據權利要求1所述的基于磁珠濃度和模擬病變體形狀的巨磁阻抗效應生物磁測裝置，其特征在于：所述磁珠濃度可調平臺和所述模擬病變體形狀平臺上的所述接線端子均設有四個，所述磁珠濃度可調平臺或所述模擬病變體形狀平臺與所述阻抗分析儀分別實現四端法連接。

3.根據權利要求1所述的基于磁珠濃度和模擬病變體形狀的巨磁阻抗效應生物磁測裝置，其特征在于：所述磁珠濃度可調平臺和所述模擬病變體形狀平臺均還包括底座、支撐架和控制閥，所述滑臺滑動設置在所述底座上，所述支撐架豎向固定在所述滑臺上，所述導管固定在所述支撐架上，所述控制閥設置在所述導管上。

4.根據權利要求3所述的基于磁珠濃度和模擬病變體形狀的巨磁阻抗效應生物磁測裝置，其特征在于：所述底座上開設有滑槽，所述滑臺的底部設有與所述滑槽相匹配的滑塊，所述導管包括依次固定且連通的豎直一部、水平部和豎直二部，所述豎直一部的進口用于通入所述磁珠模擬生物液，所述水平部固定在所述支撐架上，所述豎直二部的出口正對所述凹槽。

5.根據權利要求3所述的基于磁珠濃度和模擬病變體形狀的巨磁阻抗效應生物磁測裝置，其特征在于：所述支撐架上固定連接有連接桿，所述連接桿上固定連接有兩個裝夾板，所述可調控磁珠箱體的一端安裝在兩個所述裝夾板之間，兩個所述裝夾板利用長螺栓、螺母固定連接。

6.根據權利要求3所述的基于磁珠濃度和模擬病變體形狀的巨磁阻抗效應生物磁測裝置，其特征在于：所述底座、所述滑臺、所述支撐架、所述導管、所述控制閥和可調控磁珠箱體均由有機玻璃制成。

7.根據權利要求1所述的基于磁珠濃度和模擬病變體形狀的巨磁阻抗效應生物磁測裝置，其特征在于：所述磁珠的濃度范圍為0-500μg/mL，所述可調控磁珠箱體的曲率半徑范圍為1-4mm。

8.根據權利要求1所述的基于磁珠濃度和模擬病變體形狀的巨磁阻抗效應生物磁測裝置，其特征在于：所述阻抗分析儀通過GPIB與所述計算機電連接，所述磁通門單軸磁力計通過RS-232C連接器與所述計算機電連接，所述電流換向器通過USB接口與所述計算機電連接。

9.一種權利要求1-8中任一項中所述的基于磁珠濃度和模擬病變體形狀的巨磁阻抗效應生物磁測裝置的使用方法，其特征在于：包括以下步驟：第一步，放置探測目標，將所述磁珠濃度可調平臺中注入一定濃度的磁珠模擬生物液，或者在不同曲率半徑的所述模擬病變體形狀平臺中注入同一濃度的磁珠模擬生物液，并將所述磁珠濃度可調平臺或所述模擬病變體形狀平臺放置在所述亥姆霍茲線圈的內部支架上；第二步，磁場校正，將所述亥姆霍茲線圈垂直于地磁場方向放置，避免地磁場的干擾，先將所述探頭沿所述亥姆霍茲線圈的軸向固定在所述亥姆霍茲線圈中，且所述探頭的位置與所述金屬纖維所在高度平行一致，調整所述亥姆霍茲線圈的位置使得所述磁通門單軸磁力計顯示磁場為0T，完成零磁場校正；打開所述直流電源，打開所述計算機的數據采集系統，設置1Oe磁場下進行頻率掃描，觀察所述磁通門單軸磁力計的示數與設置值的差距，能夠通過調整所述數據采集系統中的磁場變換系數使兩數值接近，完成磁場校正；第三步，通過調節直流電源獲得不同的外磁場值；第四步，改變所述磁珠模擬生物液的濃度或改變所述模擬病變體形狀平臺的曲率半徑，獲得并分析所述金屬纖維的磁阻抗輸出特性，其中影響規律的分析方式如下：

磁阻抗變化率：

絕對變化量：Δη＝|ΔZ/Z′_max-ΔZ/Z_max|；

其中，ΔZ為不同外磁場下的阻抗與最大外磁場下的阻抗差值；Z'_max為添加磁珠模擬生物液后的最大外磁場下的阻抗；Z_max為未添加磁珠模擬生物液時的最大外磁場下的阻抗；Z(H_ex)為特定外磁場下的阻抗值；Z(H_max)為最大外磁場下的阻抗值。